用于 EMI/RFI 電纜屏蔽的導(dǎo)電熱縮管

熱縮管可以提供通用的 EMI 屏蔽解決方案。
 

隨著高速計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)通信設(shè)備的激增和需求的增加，此類設(shè)備對(duì)電磁干擾 (EMI) 和射頻干擾 (RFI) 的敏感性已變得越來(lái)越復(fù)雜，也帶來(lái)了更高的挑戰(zhàn)。在當(dāng)今復(fù)雜的電子系統(tǒng)世界中，這種敏感性通常以兩種方式之一表現(xiàn)出來(lái)：導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)部故障的傳導(dǎo) EMI/RFI，或?qū)е赂浇渌O(shè)備故障的輻射 EMI/RFI。

如今，EMI/RFI 控制被認(rèn)為非常重要，以至于美國(guó)、歐盟 (EU) 和其他國(guó)家/地區(qū)的聯(lián)邦通信委員會(huì) (FCC) 實(shí)施了嚴(yán)格的指導(dǎo)方針，強(qiáng)制要求電子系統(tǒng)中允許的 EMI/RFI 限制。電子設(shè)備制造商如果希望在全球范圍內(nèi)銷售其產(chǎn)品，則必須遵守嚴(yán)格的 EMC 認(rèn)證規(guī)定。法規(guī)相當(dāng)全面，從涵蓋復(fù)雜醫(yī)療設(shè)備和計(jì)算機(jī)的指令到規(guī)范普通家居用品的指令。

將 EMI/RFI 合規(guī)性設(shè)計(jì)到新設(shè)備中似乎只是另一項(xiàng)設(shè)計(jì)任務(wù)；但實(shí)際上，這項(xiàng)任務(wù)可能會(huì)變得相當(dāng)復(fù)雜。例如，產(chǎn)品原型的 EMI/RFI 性能可能與實(shí)際生產(chǎn)單元的性能完全不同。制造商可能會(huì)發(fā)現(xiàn)新設(shè)備不符合 EMI/RFI 標(biāo)準(zhǔn)，直到試生產(chǎn)單元已經(jīng)構(gòu)建和測(cè)試。

屏蔽電纜

屏蔽電纜通常用于緩解 EMI/RFI，而 EMI/RFI 問(wèn)題經(jīng)常發(fā)生在屏蔽電纜與其連接器之間的連接處。常見(jiàn)的解決方案包括使用金屬或金屬化塑料連接器并將電纜屏蔽層焊接到連接器上，或者用銅帶包裹連接點(diǎn)，然后將其焊接到電纜屏蔽層上。盡管這些類型的解決方案可能有效，但它們成本高、勞動(dòng)強(qiáng)度大，并且會(huì)產(chǎn)生不一致的屏蔽性能。在更壞的情況下，屏蔽電纜和連接器之間的連接處可能纏繞不當(dāng)。如果銅帶無(wú)法覆蓋結(jié)點(diǎn)的一小塊區(qū)域，則電纜組件可能會(huì)發(fā)出高得無(wú)法接受的 EMI/RFI。維修嘗試可能會(huì)撕裂或撕裂電纜的箔屏蔽層，從而使整條電纜無(wú)法使用。
 

熱縮管

解決這些電纜相關(guān)問(wèn)題的一種方法是使用屏蔽導(dǎo)電熱縮管，并在管內(nèi)涂上一層金屬導(dǎo)電油墨。內(nèi)部涂層在連接的接頭周圍提供電氣連續(xù)性和 EMI、RFI 和 ESD 屏蔽。這種管材可以輕松且經(jīng)濟(jì)地解決許多 EMI/RFI 問(wèn)題，并且不需要設(shè)計(jì)人員、工程師或用戶對(duì)電磁和射頻干擾及其隨之而來(lái)的屏蔽問(wèn)題有深入的了解。

在使用中，將適當(dāng)直徑的熱縮管簡(jiǎn)單地放置在要屏蔽的部件或組件上，然后將熱風(fēng)槍、烤箱或任何其他常規(guī)加熱設(shè)備的熱量施加到管子上。管道收縮后，內(nèi)部金屬層在管道連接的物體的外表面之間提供電氣連接，從而形成幾乎 100% 有效的 360° 圓周屏蔽。

熱縮管無(wú)需焊接。該管材是符合 MIL-STD-R-46846 標(biāo)準(zhǔn)的多用途聚烯烴。它符合嚴(yán)格的航空航天工業(yè)電氣規(guī)范，如 ASTM E-595、NASA SPR-0022A 和 ESA PSS-010702，這些規(guī)范涵蓋了聚合物材料在航天器應(yīng)用中質(zhì)量損失和收集的揮發(fā)性可冷凝材料的真空穩(wěn)定性。它可用于可焊接和不可焊接的表面，例如沖壓金屬、電鍍飾面和屏蔽漆。標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)徑 (ID) 范圍從 3mm 到 120mm，但定制材料可用于特定應(yīng)用程序。
 

圖 1. 不同直徑熱縮管的屏蔽效能。

屏蔽導(dǎo)電熱縮管提供小于 1 Ω/英寸的低電阻屏蔽。屏蔽效能因管徑和頻率而異（圖 1）。工作溫度范圍為 -55℃至 +135℃。

熱縮管可在 EMC 合規(guī)性套件中獲得，該套件由150mm長(zhǎng)的6mm、9mm、12mm、19mm和25mm內(nèi)徑管組成（圖 2 ). 這些套件非常適合用于原型和試生產(chǎn)環(huán)境，并且可以根據(jù)需要訂購(gòu)生產(chǎn)數(shù)量。
 

圖 2. 熱縮管的不同配置。

多功能性示例

熱縮管的多功能性及其屏蔽效果已在各種應(yīng)用中得到證明。

一種這樣的應(yīng)用是它在消防員的高科技頭盔中的使用。制造商開(kāi)發(fā)了一種新設(shè)計(jì)，將夜視、熱感應(yīng)和雙向通信等先進(jìn)系統(tǒng)融入頭盔中。然而，在制造頭盔時(shí)，成品中的各種電子系統(tǒng)距離很近，并且相互干擾。由此產(chǎn)生的串?dāng)_非常嚴(yán)重，幾乎不可能同時(shí)使用多個(gè)系統(tǒng)組件。

使用熱縮管覆蓋頭盔內(nèi)部的電纜輕松解決了串?dāng)_問(wèn)題。這個(gè)簡(jiǎn)單的解決方案避免了定制電纜屏蔽或金屬外殼的設(shè)計(jì)和制造，從而降低了頭盔的復(fù)雜性和重量。熱縮管還能夠承受消防員離開(kāi)燃燒建筑物內(nèi)的炎熱環(huán)境并進(jìn)入嚴(yán)冬天氣時(shí)所經(jīng)歷的快速熱變化。

另一家制造商設(shè)計(jì)了一種使用 RJ45 電話插孔的電纜組件。電纜組件中的圓形墊圈起到應(yīng)力消除的作用。這種配置中的不規(guī)則形狀——矩形插孔和圓形索環(huán)——會(huì)產(chǎn)生 EMI/RFI 問(wèn)題，并且兩者都必須屏蔽。不規(guī)則形狀的組件組合的屏蔽可能非常困難。一個(gè)解決方案是通過(guò)形成一個(gè)可收縮的過(guò)渡套來(lái)在整個(gè)組件上滑動(dòng)。一旦縮小尺寸，可收縮的靴子就解決了噪音問(wèn)題。

一家農(nóng)業(yè)傳感器系統(tǒng)制造商為其中一種產(chǎn)品設(shè)計(jì)并加工了外殼。然而，當(dāng)傳感器及其相關(guān)電路板組裝好后，單元的 EMC 測(cè)試顯示出不可接受的 EMI/RFI 性能。制造商在這個(gè)階段面臨的困境是他已經(jīng)在工具上進(jìn)行了大量投資，而新外殼的設(shè)計(jì)對(duì)項(xiàng)目來(lái)說(shuō)成本過(guò)高

簡(jiǎn)單的解決方案是將傳感器和電路板放置在一段特殊的薄壁熱縮管內(nèi)。有了這個(gè)解決方案，整個(gè)組件仍然可以安裝在現(xiàn)有外殼內(nèi)，并解決了 EMI/RFI 問(wèn)題，而不會(huì)放棄對(duì)原始外殼工具的大量投資。

結(jié)論

雖然并非所有 EMI/RFI 電纜屏蔽問(wèn)題都可以通過(guò)單一產(chǎn)品（如熱縮管）解決，但它可以成為應(yīng)對(duì) EMC 挑戰(zhàn)的經(jīng)濟(jì)高效且易于實(shí)施的解決方案。


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